JP2016142593A - 情報処理装置、位置測定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】情報処理装置において、自律的な位置の測定をより高精度に行うこと。
【解決手段】情報処理装置１において、加速度センサ１７ａは、加速度を検出する。第１進行方向検出部５３ａは、加速度センサ１７ａの検出結果に基づいて、第１の進行方向（進行方向Ｄａ）を検出する。角速度センサ１７ｂは、角速度を検出する。第２進行方向検出部５３ｂは、角速度センサ１７ｂの検出結果に基づいて、第２の進行方向（進行方向Ｄｗ）を検出する。自律位置更新部５４は、第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する。位置算出部５４ｃは、自律位置更新部５４の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、情報処理装置、位置測定方法及びプログラムに関する。

従来、スマートフォン等の携帯型の情報処理装置において、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等から取得した位置情報を基に、現在位置を表示するものが知られている。また、情報処理装置に各種センサ（磁気センサ、角速度センサ、加速度センサ等）を内蔵し、自律的に位置を測定する機能（自律位置測定機能）を備えるものも知られている。
このような情報処理装置においては、建物の影や屋内等に位置することにより、ＧＰＳ等の外部からの信号が受信できないことがあり、この場合、自律位置測定機能の精度が重要となる。
なお、位置情報を取得する機能を備えた情報処理装置については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１２−１２２８９２号公報

しかしながら、自律位置測定機能を実現する場合、歩行中等の位置情報は、進行方向と速度とを基に算出されるが、携帯型の情報処理装置においては、装置の姿勢が固定されておらず、持ち方や携帯の方法が随時変化する等、使用状況が多用である。そのため、進行方向及び速度を精度良く検出することが困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、情報処理装置において、自律的な位置の測定をより高精度に行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様の情報処理装置は、
加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出手段と、
角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出手段と、
前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定手段と、
前記進行方向推定手段の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、情報処理装置において、自律的な位置の測定をより高精度に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置の外観構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る情報処理装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。 図２の情報処理装置の機能的構成のうち、自律位置測位処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。 図３の機能的構成を有する図１の情報処理装置が実行する自律位置測位処理の流れを説明するフローチャートである。 姿勢検出処理の流れを説明するフローチャートである。 歩行検出処理の流れを説明するフローチャートである。 進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。 加速度進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。 角速度進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。 自律位置更新処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

［ハードウェア構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置１の外観構成を示す模式図である。
また、図２は、本発明の一実施形態に係る情報処理装置１のハードウェアの構成を示すブロック図である。
情報処理装置１は、例えばスマートフォン等として構成される。

情報処理装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、バス１４と、入出力インターフェース１５と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）部１６と、センサ部１７と、入力部１８と、出力部１９と、記憶部２０と、通信部２１と、ドライブ２２と、を備えている。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記録されているプログラム、または、記憶部２０からＲＡＭ１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。例えば、ＣＰＵ１１は、後述する自律位置測位処理のためのプログラムに従って、自律位置測位処理を実行する。

ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３は、バス１４を介して相互に接続されている。このバス１４にはまた、入出力インターフェース１５も接続されている。入出力インターフェース１５には、ＧＰＳ部１６、センサ部１７、入力部１８、出力部１９、記憶部２０、通信部２１及びドライブ２２が接続されている。

ＧＰＳ部１６は、アンテナを含み複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信して、情報処理装置１の位置情報を取得する。
センサ部１７は、加速度センサ１７ａ、角速度センサ１７ｂ及び地磁気センサ１７ｃを含む各種センサを備えている。情報処理装置１においては、表示部１９ａを正面から見たときの装置左右方向をｘ軸、装置上下方向をｙ軸、装置表裏方向をｚ軸とするローカル座標系が設定されている。また、情報処理装置１においては、東西方向をＸ軸、南北方向をＹ軸、天地方向をＺ軸とする絶対座標系（ワールド座標系）が設定されている。

加速度センサ１７ａは、情報処理装置１に設定されている３軸（ローカル座標系）それぞれの方向における加速度を検出する。
角速度センサ１７ｂは、情報処理装置１に設定されている３軸（ローカル座標系）それぞれの周りの角速度を検出する。
地磁気センサ１７ｃは、地磁気の向き（即ち、南北方向における北向き）を検出する。地磁気センサ１７ｃによって検出される地磁気の向きを基に、絶対座標系とローカル座標系との変換が行われる。

入力部１８は、各種ボタンや表示部１９ａの表示領域に積層される静電容量式または抵抗膜式の位置入力センサ等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部１９は、ＣＰＵ１１の指示に従って画像を出力する表示部１９ａや、音声を出力するスピーカ等で構成される。例えば、表示部１９ａは、各種画像やユーザインターフェースの画面を表示する。本実施形態においては、表示部１９ａに入力部１８の位置入力センサが重畳して配置され、タッチパネルが構成されている。
記憶部２０は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各種画像のデータを記憶する。
通信部２１は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信を制御する。

ドライブ２２には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア３１が適宜装着される。ドライブ２２によってリムーバブルメディア３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部２０にインストールされる。また、リムーバブルメディア３１は、記憶部２０に記憶されている画像のデータ等の各種データも、記憶部２０と同様に記憶することができる。

［機能的構成］
次に、情報処理装置１の機能的構成のうち、自律位置測位処理を実行するための機能的構成を、図３を参照して説明する。
図３は、このような図２の情報処理装置１の機能的構成のうち、自律位置測位処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。なお、図３においては、リングバッファ１３ａに記憶される進行方向の変化の一例を併せて示しており、Ｚ軸に対して右回りを＋方向、左回りを−方向として進行方向の変化を示している。
自律位置測位処理とは、現在の進行方向に対して、加速度センサ１７ａの検出結果から取得した進行方向（以下、「進行方向Ｄａ」と呼ぶ。）の変化（ΔＤａ）と、角速度センサ１７ｂの検出結果から取得した進行方向（以下、「進行方向Ｄｗ」と呼ぶ。）の変化（ΔＤｗ）とを比較し、これらに共通して検出された進行方向の変化を基にユーザの進行方向を推定して、現在位置を自律的に算出する一連の処理をいう。

自律位置測位処理が実行される場合、図３に示すように、ＣＰＵ１１において、姿勢検出部５１と、歩行検出部５２と、進行方向検出部５３と、自律位置更新部５４とが機能する。

また、ＲＡＭ１３の一領域には、リングバッファ１３ａが設定される。
また、記憶部２０の一領域には、地図データ記憶部７１が設定される。

リングバッファ１３ａには、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度から求められた進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを示す値（例えば、北向きを基準とする方位の変化を示す角度の値）が、一定時間（例えば１．５［ｓ］）分、循環的に記憶される。即ち、リングバッファ１３ａには、角速度センサ１７ｂの検出結果から所定時間（例えば２０［ｍｓ］）毎に算出された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを示す値が、循環的に指定されるリングバッファ１３ａの各記憶領域に、順番に記憶される。本実施形態において、加速度センサ１７ａは、過去の一定時間（以下、「参照時間」と呼ぶ。）の加速度の波形のデータを用いて現在の加速度の値を検出する一方、角速度センサ１７ｂは、角速度の瞬時値を検出する。そこで、参照時間内の加速度変化の状態が反映されている最新の加速度の値から算出された進行方向Ｄａの変化ΔＤａに対して、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを比較する際に、参照時間内における進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを累積して反映させるために、リングバッファ１３ａには、角速度センサ１７ｂの検出結果から算出された参照時間分の進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを示す値がそれぞれ記憶される。
地図データ記憶部７１には、自律位置測位処理において表示される地図のデータが記憶される。

姿勢検出部５１は、後述する姿勢検出処理を実行し、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向き（ローカル座標系の値）を取得する。また、姿勢検出部５１は、情報処理装置１の姿勢情報を生成する。姿勢情報とは、ローカル座標系のｘｙｚ軸それぞれが、絶対座標系においていずれの方向を向いているかを示す情報である。姿勢検出部５１は、情報処理装置１の静止時においては、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向きに基づいて、情報処理装置１の姿勢情報をセンサ出力から直接生成する。一方、姿勢検出部５１は、情報処理装置１の非静止時においては、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値を時間積分し、直前の姿勢情報に対する相対変化として加算することにより、情報処理装置１の姿勢情報を生成する。さらに、姿勢検出部５１は、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向きを絶対座標系の値に変換し、ＲＡＭ１３に記憶する。

歩行検出部５２は、後述する歩行検出処理を実行することにより、絶対座標系の加速度におけるＺ軸方向の成分が示す波形について、ピークの周期及び振幅を検出する。そして、歩行検出部５２は、ピークの周期及び振幅がそれぞれに設定された閾値範囲内であるか否かに基づいて、ユーザが歩行中であるか否かを判定し、歩行中であると判定した場合には、ピークの振幅の大きさを基に、進行速度を更新する。

進行方向検出部５３は、後述する進行方向検出処理を実行することにより、加速度センサ１７ａの検出結果から進行方向Ｄａを検出する。また、進行方向検出部５３は、角速度センサ１７ｂの検出結果から進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗを検出する。
具体的には、進行方向検出部５３は、第１進行方向検出部５３ａと、第２進行方向検出部５３ｂとを備えている。
第１進行方向検出部５３ａは、絶対座標系のＸＹ平面における加速度変化の特徴点（ピークあるいはゼロクロス点）を検出し、それらの累積的な変化からＸＹ平面における進行方向Ｄａを算出する。例えば、第１進行方向検出部５３ａは、絶対座標系のＸＹ平面における加速度変化の特徴点のパターンを統計的に解析した結果（実験値）から、進行方向Ｄａを算出する。

第２進行方向検出部５３ｂは、絶対座標系における角速度のＺ軸成分（Ｚ軸周りの角速度）の変化を積分し、所定時間毎の累積結果を進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗとして、リングバッファ１３ａに循環的に記憶する。
なお、一般に、情報処理装置１を携帯するユーザのよろけは角速度の変化として誤差となり、情報処理装置１のユーザによる持ち替えは加速度の変化として誤差となる傾向にある。

自律位置更新部５４は、後述する自律位置更新処理を実行することにより、リングバッファ１３ａを参照して進行方向Ｄａの変化ΔＤａと進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗとを比較し、これらに共通する進行方向の変化を誤差が除外された進行方向の変化として採用し、自律位置情報を更新する。自律位置情報とは、ＧＰＳ信号を用いることなく、加速度センサ１７ａ及び角速度センサ１７ｂの検出結果を用いて取得された自律的な位置検出の結果を示す情報である。
具体的には、自律位置更新部５４は、比較部５４ａと、進行方向決定部５４ｂと、位置算出部５４ｃとを備えている。

比較部５４ａは、現在の進行方向を基に、第１進行方向検出部５３ａによって算出された進行方向Ｄａの変化ΔＤａを算出する。そして、比較部５４ａは、進行方向Ｄａの変化ΔＤａと、第２進行方向検出部５３ｂによってリングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗとを比較する。具体的には、比較部５４ａは、進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して右回りである場合、リングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗのデータのうち、進行方向Ｄａの変化ΔＤａと同量の右回りのデータを古い順に消去する。また、比較部５４ａは、進行方向Ｄａの変化がＺ軸に対して左回りである場合、リングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗのデータのうち、進行方向Ｄａの変化ΔＤａと同量の左回りのデータを古い順に消去する。このとき、比較部５４ａは、リングバッファ１３ａに記憶された右回りまたは左回りの進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量よりも、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが大きい場合には、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量を上回る分の変化ΔＤａ（リングバッファ１３ａに記憶されていない分の進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗに相当する量）を進行方向Ｄａから減算する。一方、比較部５４ａは、リングバッファ１３ａに記憶された右回りまたは左回りの進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量よりも、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが小さい場合には、進行方向Ｄａの変化ΔＤａを上回る分の変化ΔＤｗ（消去後にリングバッファ１３ａに残る進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗに相当する量）を無視する。

このような処理により、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗにのみ含まれる進行方向の変化及び進行方向Ｄａの変化ΔＤａにのみ含まれる進行方向の変化を誤差として除去し、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗ及び進行方向Ｄａの変化ΔＤａに共通して含まれる進行方向の変化をユーザの進行方向に反映させることができる。

進行方向決定部５４ｂは、比較部５４ａの比較結果に基づいて、現在の進行方向を決定する。具体的には、進行方向決定部５４ｂは、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗ及び進行方向Ｄａの変化ΔＤａに共通して含まれる進行方向の変化を現在の進行方向に加算することにより、現在の進行方向を更新する。また、進行方向決定部５３ｄは、ユーザが歩行中でない（即ち、情報処理装置１が静止している）と判定された場合、リングバッファ１３ａを初期化する。このとき、進行方向決定部５４ｂは、右回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤｗ及び左回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤａの初期値として、各１８０度を記憶領域の数の半分で割った角度を算出し、リングバッファ１３ａの各領域に算出した右回りまたは左回りの角度を記憶する。これにより、リングバッファ１３ａの初期化後、比較部５４ａにおいて、進行方向Ｄａの変化ΔＤａをリングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗと初回に比較する際（例えば、歩き始め等）に、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗ及び進行方向Ｄａの変化ΔＤａに共通して含まれる進行方向の変化として、１８０度分をバッファとして確保することができる。そのため、リングバッファ１３ａをゼロにリセットする場合に比べ、リングバッファ１３ａの初期化後、比較部５４ａにおける初回の比較において、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが全て誤差であるものとして処理されることを防ぐことができる。また、静止状態から動き始めた際の進行方向の変化を速やかに反映させることができる。

位置算出部５４ｃは、進行方向決定部５４ｂによって決定された進行方向と、加速度センサ１７ａによって検出された加速度から現在位置を逐次算出し、自律位置情報を更新する。
表示制御部５５は、地図データベースを参照し、位置算出部５４ｃによって算出された現在位置を地図上に表示する。

［動作］
次に、動作を説明する。
［自律位置測位処理］
図４は、図３の機能的構成を有する図１の情報処理装置１が実行する自律位置測位処理の流れを説明するフローチャートである。
自律位置測位処理は、情報処理装置１が現在位置の測位を行う設定となっている状態で、ＧＰＳ部１６においてＧＰＳ信号の受信ができない状態となった場合に開始される。

ステップＳ１において、姿勢検出部５１は、姿勢検出処理（後述）を実行する。
ステップＳ２において、歩行検出部５２は、歩行検出処理（後述）を実行する。
ステップＳ３において、進行方向検出部５３は、進行方向検出処理（後述）を実行する。

ステップＳ４において、自律位置更新部５４は、自律位置更新処理（後述）を実行する。
ステップＳ４の後、自律位置測位処理が繰り返される。
なお、自律位置測位処理は、ＧＰＳ信号の受信ができる状態になった場合に終了となる。

［姿勢検出処理］
図５は、姿勢検出処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ１１において、姿勢検出部５１は、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向き（ローカル座標系の値）を取得する。
ステップＳ１２において、姿勢検出部５１は、静止検出処理を実行する。静止検出処理では、各センサの検出値が予め設定された閾値の範囲内にあるか否かに応じて、情報処理装置１の静止状態または非静止状態が検出される。

ステップＳ１３において、姿勢検出部５１は、情報処理装置１が静止状態であるか否かの判定を行う。
情報処理装置１が静止状態である場合、ステップＳ１３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１４に移行する。
一方、情報処理装置１が静止状態でない場合、ステップＳ１３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１４において、姿勢検出部５１は、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向きに基づいて、情報処理装置１の姿勢情報をセンサ出力から直接生成する。
ステップＳ１４の後、処理はステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１５において、姿勢検出部５１は、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値を時間積分し、直前の姿勢情報に対する相対変化として加算することにより、情報処理装置１の姿勢情報を生成する。
ステップＳ１６において、姿勢検出部５１は、加速度センサ１７ａによって検出された加速度の値、角速度センサ１７ｂによって検出された角速度の値及び地磁気センサ１７ｃによって検出された地磁気の向きを絶対座標系の値に変換し、ＲＡＭ１３に記憶する。
ステップＳ１５の後、処理は自律位置測位処理に戻る。

［歩行検出処理］
図６は、歩行検出処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ２１において、歩行検出部５２は、絶対座標系の加速度におけるＺ軸方向の成分が示す波形について、ピークの周期及び振幅を検出する。
ステップＳ２２において、歩行検出部５２は、検出されたピークの周期が、予め設定されたピークの閾値範囲内であるか否かの判定を行う。
検出されたピークの周期が、予め設定されたピークの閾値範囲内である場合、ステップＳ２２においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２３に移行する。
一方、検出されたピークの周期が、予め設定されたピークの閾値範囲内でない場合、ステップＳ２２においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２３において、歩行検出部５２は、検出されたピークの振幅が、予め設定された振幅の閾値範囲内であるか否かの判定を行う。
検出された振幅の周期が、予め設定されたピークの閾値範囲内である場合、ステップＳ２３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２４に移行する。
一方、検出された振幅の周期が、予め設定されたピークの閾値範囲内でない場合、ステップＳ２３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２４において、歩行検出部５２は、ユーザが歩行中である旨を設定（歩行中フラグをＯＮ）する。
ステップＳ２５において、歩行検出部５２は、検出されたピークの振幅の大きさを基に、ユーザの歩行における進行速度を更新する。このとき、例えば、複数の被験者の歩行時におけるピークの振幅の大きさと進行速度との関係を統計的に解析した結果（実験値）を参照することにより、ピークの振幅の大きさから歩行における進行速度を得ることができる。
ステップＳ２５の後、処理は自律位置測位処理に戻る。
ステップＳ２６において、歩行検出部５２は、ユーザが歩行中である旨の設定を解除（歩行中フラグをＯＦＦ）する。即ち、ステップＳ２６では、検出されたピークの周期及び振幅の一方または両方が、予め設定されたそれぞれの閾値範囲内でない場合に、歩行中でないものとされる。
ステップＳ２６の後、処理は自律位置測位処理に戻る。

［進行方向検出処理］
図７は、進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ３１において、進行方向検出部５３は、加速度進行方向検出処理（後述）を実行する。
ステップＳ３２において、進行方向検出部５３は、角速度進行方向検出処理（後述）を実行する。
ステップＳ３２の後、処理は自律位置測位処理に戻る。

［加速度進行方向検出処理］
図８は、加速度進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ３１１において、第１進行方向検出部５３ａは、絶対座標系のＸＹ平面における加速度変化の特徴点（ピークあるいはゼロクロス点）を検出する。
ステップＳ３１２において、第１進行方向検出部５３ａは、検出された加速度変化の特徴点を累積する。
ステップＳ３１３において、第１進行方向検出部５３ａは、加速度変化の累積的な変化からＸＹ平面における進行方向Ｄａを算出する。
ステップＳ３１３の後、処理は進行方向検出処理に戻る。

［角速度進行方向検出処理］
図９は、角速度進行方向検出処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ３２１において、第２進行方向検出部５３ｂは、絶対座標系における角速度のＺ軸成分（Ｚ軸周りの角速度）の変化を積分する。
ステップＳ３２２において、第２進行方向検出部５３ｂは、所定時間毎の累積結果を進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗとして、リングバッファ１３ａに循環的に記憶する。
ステップＳ３２２の後、処理は進行方向検出処理に戻る。

［自律位置更新処理］
図１０は、自律位置更新処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップＳ４１において、比較部５４ａは、現在の進行方向を基に、第１進行方向検出部５３ａによって算出された進行方向Ｄａの変化ΔＤａを算出する。
ステップＳ４２において、比較部５４ａは、進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して右回りであるか否かの判定を行う。
進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して右回りである場合、ステップＳ４２においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ４３に移行する。
一方、進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して右回りでない場合、ステップＳ４２においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ４４に移行する。

ステップＳ４３において、比較部５４ａは、リングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗのデータのうち、進行方向Ｄａの変化ΔＤａと同量の右回りのデータを古い順に消去する。
ステップＳ４３の後、処理はステップＳ４６に移行する。
ステップＳ４４において、比較部５４ａは、進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して左回りであるか否かの判定を行う。
進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して左回りである場合、ステップＳ４４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ４５に移行する。
一方、進行方向Ｄａの変化ΔＤａがＺ軸に対して左回りでない場合、ステップＳ４４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ４９に移行する。

ステップＳ４５において、比較部５４ａは、リングバッファ１３ａに記憶された進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗのデータのうち、進行方向Ｄａの変化ΔＤａと同量の左回りのデータを古い順に消去する。
ステップＳ４６において、比較部５４ａは、リングバッファ１３ａに記憶された右回りまたは左回りの進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量よりも、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが大きいか否かの判定を行う。
リングバッファ１３ａに記憶された右回りまたは左回りの進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量よりも、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが大きい場合、ステップＳ４６においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ４７に移行する。
一方、リングバッファ１３ａに記憶された右回りまたは左回りの進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量よりも、進行方向Ｄａの変化ΔＤａが大きくない場合、ステップＳ４６においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ４８に移行する。

ステップＳ４７において、比較部５４ａは、進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗの総量を上回る分の変化ΔＤａ（リングバッファ１３ａに記憶されていない分の進行方向Ｄｗの変化ΔＤｗに相当する量）を進行方向Ｄａから減算する。
ステップＳ４８において、進行方向決定部５４ｂは、比較部５４ａの比較結果に基づいて現在の進行方向を決定すると共に、位置算出部５４ｃは、現在位置を算出することにより、自律位置情報を更新する。

ステップＳ４９において、ユーザが歩行中であるか否か（即ち、歩行中フラグがＯＮであるか否か）の判定を行う。
ユーザが歩行中でない場合、ステップＳ４９においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ５０に移行する。
一方、ユーザが歩行中である場合、ステップＳ４９においてＹＥＳと判定されて、処理は自律位置測位処理に戻る。
ステップＳ５０において、進行方向決定部５４ｂは、リングバッファ１３ａを初期化し、リングバッファ１３ａの各領域に初期値を記憶する。

以上のように構成される情報処理装置１は、加速度センサ１７ａと、第１進行方向検出部５３ａと、角速度センサ１７ｂと、第２進行方向検出部５３ｂと、自律位置更新部５４と、位置算出部５４ｃとを備える。
加速度センサ１７ａは、加速度を検出する。
第１進行方向検出部５３ａは、加速度センサ１７ａの検出結果に基づいて、第１の進行方向（進行方向Ｄａ）を検出する。
角速度センサ１７ｂは、角速度を検出する。
第２進行方向検出部５３ｂは、角速度センサ１７ｂの検出結果に基づいて、第２の進行方向（進行方向Ｄｗ）を検出する。
自律位置更新部５４は、第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する。
位置算出部５４ｃは、自律位置更新部５４の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する。
これにより、現在の進行方向に対して、加速度センサ１７ａの検出結果から取得した進行方向Ｄａの変化（ΔＤａ）と、角速度センサ１７ｂの検出結果から取得した進行方向Ｄｗの変化（ΔＤｗ）とを比較し、これらに共通して検出された進行方向の変化を基にユーザの進行方向を推定して、現在位置を自律的に算出することができる。
したがって、情報処理装置において、自律的な位置の測定をより高精度に行うことが可能となる。

また、情報処理装置１は、リングバッファ１３ａを備える。
リングバッファ１３ａは、第２進行方向検出部５３ｂによって検出された第２の進行方向の変化を記憶する。
自律位置更新部５４は、第１進行方向検出部５３ａによって検出された第１の進行方向の変化と、リングバッファ１３ａに記憶された第２の進行方向の変化とを比較し、第１の進行方向の変化と第２の進行方向の変化とに共通する変化を自装置の進行方向の変化とする。
これにより、第１の進行方向と第２の進行方向とが検出されるタイミングの差を調整して、進行方向の変化を比較することが可能となる。

また、自律位置更新部５４は、リングバッファ１３ａに記憶された第２の進行方向の変化のうち、第１進行方向検出部５３ａによって検出された第１の進行方向の変化よりも大きい変化を考慮せず、第１進行方向検出部５３ａによって検出された第１の進行方向の変化のうち、リングバッファ１３ａに記憶された第２の進行方向の変化よりも大きい変化を第１の進行方向の変化から減算することにより、自装置の進行方向の変化を算出する。
これにより、リングバッファ１３ａに記憶された第２の進行方向の変化を用いて、第１の進行方向の変化及び第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化を適切に算出することが可能となる。

また、自律位置更新部５４は、第１進行方向検出部５３ａによって検出された第１の進行方向の変化が鉛直軸に対して右回りであるか左回りであるかに応じて、リングバッファ１３ａに記憶された第２の進行方向の変化における右回りまたは左回りのデータと比較する。
これにより、リングバッファ１３ａに記憶されたデータのうち、第１進行方向検出部５３ａによって検出された第１の進行方向の変化の方向に対応するデータによって、共通する進行方向の変化を算出することができる。

また、自律位置更新部５４は、自装置の静止時にリングバッファ１３ａを初期化し、鉛直軸に対して右回り及び左回りの進行方向の変化の初期値を記憶する。
これにより、初期化後に、第１の進行方向の変化及び第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化を適切に比較することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

上述の実施形態では、比較部５４ａが、現在の進行方向を基に、第１進行方向検出部５３ａによって算出された進行方向Ｄａの変化ΔＤａを算出することとして説明したが、これに限られない。例えば、第１進行方向検出部５３ａが、進行方向Ｄａの変化ΔＤａを算出することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、リングバッファ１３ａを初期化する際に、右回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤｗ及び左回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤａの初期値として、各１８０度を分割して記憶することとして説明したが、これに限られない。例えば、右回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤｗ及び左回りの進行方向Ｄａの変化ΔＤａの初期値として、各１８０度以上の角度を分割して記憶することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、本発明が適用される情報処理装置１は、スマートフォンを例として説明したが、特にこれに限定されない。
例えば、本発明は、自律位置測位機能を有する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、歩数計、ウェアラブル端末、ノート型のパーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、携帯電話機、ポータブルゲーム機等に適用可能である。

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図３の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が情報処理装置１に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図３の例に限定されない。
また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図２のリムーバブルメディア３１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディア３１は、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図２のＲＯＭ１２や、図２の記憶部２０に含まれるハードディスク等で構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出手段と、
角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出手段と、
前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定手段と、
前記進行方向推定手段の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出手段と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。
［付記２］
前記第２進行方向検出手段によって検出された前記第２の進行方向の変化を記憶する記憶手段を備え、
前記進行方向推定手段は、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化と、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化とを比較し、前記第１の進行方向の変化と前記第２の進行方向の変化とに共通する変化を前記自装置の進行方向の変化とすることを特徴とする付記１に記載の情報処理装置。
［付記３］
前記進行方向推定手段は、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化のうち、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化よりも大きい変化を考慮せず、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化のうち、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化よりも大きい変化を前記第１の進行方向の変化から減算することにより、前記自装置の進行方向の変化を算出することを特徴とする付記２に記載の情報処理装置。
［付記４］
前記進行方向推定手段は、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化が鉛直軸に対して右回りであるか左回りであるかに応じて、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化における右回りまたは左回りのデータと比較することを特徴とする付記２または３に記載の情報処理装置。
［付記５］
前記進行方向推定手段は、自装置の静止時に前記記憶手段を初期化し、鉛直軸に対して右回り及び左回りの進行方向の変化の初期値を記憶することを特徴とする付記４に記載の情報処理装置。
［付記６］
加速度を検出する加速度検出手段と、角速度を検出する角速度検出手段とを備える情報処理装置における位置測定方法であって、
前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出ステップと、
前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出ステップと、
前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定ステップと、
前記進行方向推定ステップの推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出ステップと、
を含むことを特徴とする位置測定方法。
［付記７］
加速度を検出する加速度検出手段と、角速度を検出する角速度検出手段とを備える情報処理装置を制御するコンピュータに、
前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出機能と、
前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出機能と、
前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定機能と、
前記進行方向推定機能の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。

１・・・情報処理装置，１１・・・ＣＰＵ，１２・・・ＲＯＭ，１３・・・ＲＡＭ，１３ａ・・・リングバッファ，１４・・・バス，１５・・・入出力インターフェース，１６・・・ＧＰＳ部，１７・・・センサ部，１７ａ・・・加速度センサ，１７ｂ・・・角速度センサ，１７ｃ・・・地磁気センサ，１８・・・入力部，１９・・・出力部，２０・・・記憶部，２１・・・通信部，２２・・・ドライブ，３１・・・リムーバブルメディア，５１・・・姿勢検出部，５２・・・歩行検出部，５３・・・進行方向検出部，５３ａ・・・第１進行方向検出部，５３ｂ第２進行方向検出部，５４・・・自律位置更新部，５４ａ・・・比較部，５４ｂ・・・進行方向決定部，５４ｃ・・・位置算出部，７１・・・地図データ記憶部

Claims (7)

1. 情報処理装置において、
   加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出手段と、
   角速度を検出する角速度検出手段と、
   前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出手段と、
   前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定手段と、
   前記進行方向推定手段の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出手段と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記第２進行方向検出手段によって検出された前記第２の進行方向の変化を記憶する記憶手段を備え、
   前記進行方向推定手段は、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化と、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化とを比較し、前記第１の進行方向の変化と前記第２の進行方向の変化とに共通する変化を前記自装置の進行方向の変化とすることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記進行方向推定手段は、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化のうち、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化よりも大きい変化を考慮せず、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化のうち、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化よりも大きい変化を前記第１の進行方向の変化から減算することにより、前記自装置の進行方向の変化を算出することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記進行方向推定手段は、前記第１進行方向検出手段によって検出された前記第１の進行方向の変化が鉛直軸に対して右回りであるか左回りであるかに応じて、前記記憶手段に記憶された前記第２の進行方向の変化における右回りまたは左回りのデータと比較することを特徴とする請求項２または３に記載の情報処理装置。
5. 前記進行方向推定手段は、自装置の静止時に前記記憶手段を初期化し、鉛直軸に対して右回り及び左回りの進行方向の変化の初期値を記憶することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 加速度を検出する加速度検出手段と、角速度を検出する角速度検出手段とを備える情報処理装置における位置測定方法であって、
   前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出ステップと、
   前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出ステップと、
   前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定ステップと、
   前記進行方向推定ステップの推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出ステップと、
   を含むことを特徴とする位置測定方法。
7. 加速度を検出する加速度検出手段と、角速度を検出する角速度検出手段とを備える情報処理装置を制御するコンピュータに、
   前記加速度検出手段の検出結果に基づいて、第１の進行方向を検出する第１進行方向検出機能と、
   前記角速度検出手段の検出結果に基づいて、第２の進行方向を検出する第２進行方向検出機能と、
   前記第１の進行方向の変化及び前記第２の進行方向の変化に共通する進行方向の変化に基づいて、自装置の進行方向を推定する進行方向推定機能と、
   前記進行方向推定機能の推定結果に基づいて、自装置の位置を算出する位置算出機能と、
   を実現させることを特徴とするプログラム。

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